Références - Faculté des sciences et de génie

BENSON. Physique I : mécanique 1
R
Ré éf fé ér re en nc ce es s
TABLES DES MATIÈRES DE LIVRES
BENSON, Harris (1993). Physique I : mécanique, Saint-Laurent, Éditions du Renouveau
Pédagogique, Inc., 428 p.
Table des matières
1 Introduction .............................................................................1
1.1 Qu'est-ce que la physique? ...................................................................1
1.2 Notions, modèles et théories ................................................................2
Les notions .................................................................................................. 3
Les lois et les principes................................................................................... 3
Les modèles................................................................................................. 3
Les théories................................................................................................. 4
1.3 Les unités .......................................................................................5
Masse......................................................................................................... 5
Temps........................................................................................................ 5
Longueur..................................................................................................... 6
Les unités dérivées ........................................................................................ 6
La conversion des unités.................................................................................. 6
1.4 La notation en puissances de dix et les chiffres significatifs............................ 7
1.5 L'ordre de grandeur ........................................................................... 8
1.6 L'analyse dimensionnelle .....................................................................9
1.7 Les référentiels et les systèmes de coordonnées .........................................9
Aperçu historique Théorie géocentrique et théorie héliocentrique........................ 13
La révolution copernicienne ............................................................................ 13
2 Les vecteurs ........................................................................... 16
2.1 Scalaires et vecteurs ........................................................................ 16
2.2 L'addition des vecteurs ..................................................................... 18
La soustraction des vecteurs............................................................................ 19
2.3 Composantes et vecteurs unitaires ....................................................... 19
Les vecteurs unitaires.................................................................................... 21
2.4 Le produit scalaire........................................................................... 22
2.5 Le produit vectoriel ......................................................................... 23
3 La cinématique à une dimension ................................................. 31
3.1 La cinématique de la particule ............................................................ 31
3.2 Le déplacement et la vitesse .............................................................. 31
3.3 La vitesse instantanée ...................................................................... 33
3.4 L'accélération ................................................................................ 35
3.5 L'utilisation des aires........................................................................ 37
3.6 Les équations de la cinématique à accélération constante ........................... 38
Aperçu historique La chute des corps .......................................................... 41
3.7 La chute libre verticale..................................................................... 42
3.8 La vitesse limite ............................................................................. 45
Sujet connexe Les effets physiologiques de l'accélération .................................. 46

Tables des matières de livres
BENSON. Physique I : mécanique 2
4 L'inertie et le mouvement à deux dimensions................................. 55
4.1 La première loi de Newton ................................................................. 55
4.2 Le mouvement à deux dimensions ........................................................ 57
Accélération constante .................................................................................. 58
4.3 Le mouvement d'un projectile............................................................. 58
4.4 Le mouvement circulaire uniforme ....................................................... 62
4.5 Les référentiels d'inertie ................................................................... 64
4.6 La vitesse relative ........................................................................... 65
4.7 La transformation de Galilée .............................................................. 67
4.8 Le mouvement circulaire non uniforme .................................................. 68
Aperçu historique L'élaboration de la notion d'inertie ....................................... 69
Sujet connexe Les projectiles réels............................................................. 71
Le lancer du poids ........................................................................................ 71
La résistance de l'air ..................................................................................... 71
Les obus d'artillerie et les engins balistiques ....................................................... 71
Les effets de la rotation................................................................................. 72
5 Dynamique de la particule - partie I ............................................. 80
5.1 La force et la masse......................................................................... 81
La masse.................................................................................................... 82
5.2 La deuxième loi de Newton ................................................................ 83
5.3 Le poids ....................................................................................... 84
La masse et le poids...................................................................................... 85
5.4 La troisième loi de Newton................................................................. 86
5.5 Applications des lois de Newton........................................................... 87
5.6 Le poids apparent............................................................................ 92
6 Dynamique de la particule - partie II ...........................................100
6.1 Le frottement ............................................................................... 100
Frottement statique et frottement cinétique .....................................................101
6.2 La dynamique du mouvement circulaire ................................................ 103
6.3 Les orbites de satellites ................................................................... 107
« Apesanteur » en orbite...............................................................................108
6.4 Le mouvement dans un milieu résistant................................................. 108
Résistance proportionnelle à v........................................................................108
Résistance proportionnelle à v2.......................................................................109
6.5 Les référentiels non inertiels ............................................................. 109
La force centrifuge ......................................................................................110
La force de Coriolis......................................................................................111
Le pendule de Foucault.................................................................................112
Les projectiles............................................................................................112
Les conditions météorologiques.......................................................................113
Sujet connexe Le phénomène de frottement................................................. 114
Effets de glissement adhérent ........................................................................114
Neige et glace ............................................................................................114
Le frottement de roulement ..........................................................................115
7 Travail et énergie ...................................................................124
7.1 Le travail effectué par une force constante............................................ 125
Travail négatif et travail effectué par frottement ...............................................126
Travail effectué par la force de gravité.............................................................127
7.2 Le travail effectué par une force variable dans une dimension ..................... 128

Tables des matières de livres
BENSON. Physique I : mécanique 3
Le travail effectué par un ressort....................................................................128
Le travail en tant qu'intégrale de Fx.................................................................129
7.3 Le théorème de l'énergie cinétique en une dimension................................ 130
7.4 La puissance................................................................................. 132
7.5 Le travail et l'énergie en trois dimensions .............................................. 133
Sujet connexe L'énergie et l'automobile ...................................................... 142
8 La conservation de l'énergie......................................................144
8.1 L'énergie potentielle ....................................................................... 145
Énergie potentielle et travail extérieur.............................................................145
8.2 Les forces conservatives ................................................................... 146
8.3 L'énergie potentielle et les forces conservatives ...................................... 147
8.4 Les fonctions énergie potentielle ........................................................ 148
Énergie potentielle gravitationnelle (près de la surface de la Terre).........................148
Énergie potentielle d'un ressort ......................................................................148
8.5 La conservation de l'énergie mécanique ................................................ 149
La gravitation ............................................................................................149
Les ressorts ...............................................................................................150
8.6 L'énergie mécanique et les forces non conservatives ................................. 153
8.7 Force conservative et fonction d'énergie potentielle ................................. 155
8.8 Les diagrammes d'énergie ................................................................. 156
8.9 Énergie potentielle, vitesse de libération............................................... 157
L'énergie mécanique ....................................................................................158
La vitesse de libération.................................................................................159
8.10 Généralisation du principe de conservation de l'énergie ............................. 160
9 La quantité de mouvement .......................................................168
9.1 La quantité de mouvement................................................................ 168
9.2 La conservation de la quantité de mouvement......................................... 169
Types de collision........................................................................................171
Aperçu historique Robert Goddard et les premières fusées................................ 173
9.3 Les collisions élastiques à une dimension ............................................... 175
9.4 L'impulsion................................................................................... 176
9.5 Comparaison entre la quantité de mouvement et l'énergie cinétique.............. 178
9.6 Les collisions élastiques à deux dimensions ............................................ 178
9.7 La propulsion d'une fusée.................................................................. 179
Aperçu historique Les chocs et la relativité galiléenne..................................... 181
10 Les systèmes de particules........................................................190
10.1 Le centre de masse......................................................................... 190
10.2 Le centre de masse d'un corps solide.................................................... 193
10.3 Le mouvement du centre de masse...................................................... 194
10.4 L'énergie cinétique d'un système de particules ........................................ 198
Aperçu historique L'équivalence masse-énergie, E = mc2....................................... 197
10.5 Le théorème de l'énergie cinétique pour un système de particules................. 198
L'équation du centre de masse ........................................................................198
10.6 Le travail effectué par frottement....................................................... 199
Chaleur ....................................................................................................199
10.7 Les systèmes de masse variable .......................................................... 200
Poussée d'une fusée .....................................................................................200

Tables des matières de livres
BENSON. Physique I : mécanique 4
11 Rotation d'un corps rigide autour d'un axe fixe..............................207
11.1 La cinématique de rotation ............................................................... 207
Roulement.................................................................................................210
11.2 Énergie cinétique de rotation et moment d'inertie.................................... 211
11.3 Moments d'inertie des corps solides...................................................... 213
11.4 Conservation de l'énergie mécanique incluant l'énergie de rotation................ 214
11.5 Le moment de force........................................................................ 215
11.6 Étude dynamique du mouvement de rotation d'un corps rigide (axe fixe) ......... 217
11.7 Travail et puissance ........................................................................ 220
11.8 Étude dynamique du frottement de roulement ........................................ 220
11.9 La nature vectorielle de la vitesse angulaire........................................... 221
12 Moment cinétique et équilibre statique .......................................233
12.1 Le vecteur moment de force.............................................................. 233
12.2 Le moment cinétique ...................................................................... 234
Mouvement rectiligne...................................................................................234
Mouvement circulaire...................................................................................235
Système de particules...................................................................................235
12.3 La dynamique de rotation ................................................................. 236
Système de particules...................................................................................237
12.4 La conservation du moment cinétique................................................... 238
12.5 Les conditions d'équilibre statique....................................................... 241
12.6 Le centre de gravité........................................................................ 241
12.7 L'équilibre dynamique...................................................................... 244
12.8 Spin et moment cinétique orbital ........................................................ 245
Dynamique de rotation .................................................................................245
12.9 Le mouvement gyroscopique.............................................................. 246
Sujet connexe Pirouettes et sauts périlleux.................................................. 248
13 La gravitation.........................................................................261
13.1 La loi de la gravitation de Newton ....................................................... 262
13.2 Masse gravitationnelle et masse inertielle.............................................. 263
13.3 Le champ gravitationnel................................................................... 265
Accélération due à la gravité..........................................................................266
13.4 Les lois de Kepler et le mouvement des planètes ..................................... 266
Énergie sur une orbite elliptique .....................................................................267
Trajectoires liées et trajectoires non liées.........................................................268
13.5 Les distributions continues de masse .................................................... 269
Aperçu historique Les circonstances de la publication des Principia ..................... 271
Sujet connexe Les marées....................................................................... 273
14 Solides et fluides ....................................................................280
14.1 La densité.................................................................................... 280
14.2 Les modules d'élasticité ................................................................... 281
Module de Young.........................................................................................282
Module de rigidité.......................................................................................283
Module de compressibilité .............................................................................283
14.3 La pression dans les fluides ............................................................... 284
Variation de pression avec la profondeur dans un liquide .......................................285
Le principe de Pascal....................................................................................286

Tables des matières de livres
BENSON. Physique I : mécanique 5
Mesure de la pression...................................................................................286
14.4 La principe d'Archimède ................................................................... 287
La stabilité des bateaux................................................................................288
14.5 L'équation de continuité................................................................... 288
14.6 L'équation de Bernouilli.................................................................... 290
15 Les oscillations.......................................................................300
15.1 L'oscillation harmonique simple .......................................................... 301
15.2 Le système bloc-ressort.................................................................... 303
15.3 L'énergie dans un mouvement harmonique simple .................................... 305
15.4 Les pendules................................................................................. 306
Le pendule simple .......................................................................................306
Le pendule composé.....................................................................................307
Le pendule de torsion...................................................................................308
15.5 Les oscillations amorties................................................................... 309
15.6 Les oscillations forcées .................................................................... 310
16 Température, dilatation thermique et loi des gaz parfaits................319
16.1 La température ............................................................................. 319
16.2 Les échelles de température.............................................................. 320
16.3 Le principe zéro de la thermodynamique ............................................... 321
16.4 L'équation d'état d'un gaz parfait ........................................................ 322
16.5 Le thermomètre à gaz ..................................................................... 324
16.6 La dilatation thermique.................................................................... 325
17 Le premier principe de la thermodynamique.................................331
17.1 La chaleur spécifique ...................................................................... 332
La méthode des mélanges..............................................................................333
17.2 La chaleur latente .......................................................................... 334
17.3 L'équivalent mécanique de la chaleur ................................................... 335
17.4 Le travail en thermodynamique .......................................................... 337
Processus isobare ........................................................................................338
Processus isotherme (gaz parfait) ....................................................................338
17.5 Le premier principe de la thermodynamique........................................... 339
17.6 Applications du premier principe de la thermodynamique ........................... 340
(a) Système isolé.........................................................................................340
(b) Processus cyclique...................................................................................341
(c) Processus isochore (à volume constant).........................................................341
(d) Processus adiabatique ..............................................................................341
(e) Détente libre adiabatique .........................................................................341
17.7 Les gaz parfaits ............................................................................. 342
Chaleurs spécifiques ....................................................................................342
Processus quasi statique adiabatique ................................................................343
17.8 La vitesse du son............................................................................ 345
17.9 La transmission de chaleur ................................................................ 345
Conduction................................................................................................345
Convexion .................................................................................................346
Rayonnement .............................................................................................347
18 La théorie cinétique................................................................355
18.1 Le modèle d'un gaz parfait ................................................................ 355